Método para control anticolisión y la gestión de dispositivos de recogida con áreas de trabajo compartidas en una línea de empaquetado.

Método para el control anticolisión y la asignación de misiones a dispositivos de recogida de una línea de empaquetado, comprendiendo dicha línea:

- al menos un primer transportador lineal

(1) para la entrada de artículos,

- al menos un segundo transportador lineal (2) para la salida de artículos,

- una pluralidad de dispositivos de recogida (31-33), estando adaptado cada uno de dichos dispositivos para realizar misiones para la recogida de artículos (10) desde dicho primer transportador y misiones para la entrega de artículos en localizaciones predeterminadas sobre dicho segundo transportador o dentro de contenedores (11) transportados por dicho segundo transportador,

- teniendo cada uno de los dispositivos de recogida un área de trabajo (51-53) respectiva que comprende una zona del primer transportador y una zona del segundo transportador accesibles al dispositivo de recogida respectivo,

- estando dispuestos los dispositivos de recogida para operar con áreas de trabajo compartidas (54, 55), de modo que hay al menos una zona del primer y/o segundo transportador que pertenecen a las áreas de trabajo de al menos dos dispositivos de recogida,

y también:

- teniendo dicho transportador (1) de entrada y dicho transportador (2) de salida una extensión sustancialmente lineal a lo largo de una dirección respectiva, y teniendo una orientación definida por una dirección de transporte (A), definiendo de ese modo una dirección orientada aguas arriba - aguas abajo;

- siendo identificables los dispositivos de recogida y las localizaciones de agarre o recogida respectivas sobre dichos transportadores por el sistema de control tal como se organiza de acuerdo con dicha dirección orientada, estando el método caracterizado por que comprende un algoritmo para la asignación de una localización de recogida o una localización de entrega a un primer dispositivo de recogida genérico (32), comprendiendo dicho algoritmo al menos las siguientes etapas:

a) verificación de la existencia de una localización de recogida o de entrega ya asignada a un segundo dispositivo de recogida (31, 33) genérico y comprendida en un área de trabajo compartida entre dicho segundo dispositivo de recogida y dicho primer dispositivo de recogida, y en caso afirmativo redefinición dinámicamente del área de trabajo de dicho primer dispositivo (32) obteniendo una nueva área de trabajo (52*) accesible a dicho primer dispositivo, de modo que dicha localización asignada a dicho segundo dispositivo esté fuera de dicha nueva y redefinida área de trabajo (52*),

b) repetición de dicha verificación para cada dispositivo de recogida (31, 33) que comparte un área de trabajo con dicho primer dispositivo (32), obteniendo un área de trabajo accesible, dinámicamente redefinida para dicho primer dispositivo,

c) asignación a dicho primer dispositivo (32) de una localización de recogida o entrega respectiva que pertenece a dicha área de trabajo accesible, si hay al menos una localización de recogida o localización de entrega en dicha área que pueda asignarse a dicho primer dispositivo (32).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11196187.

Solicitante: CAMA 1 SPA.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Vittor Pisani, 12/A 20124 Milano ITALIA.

Inventor/es: Bellante,Daniele.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Sistemas de control por programa (aplicaciones específicas,... > G05B19/418 (Control total de una fábrica, es decir, control centralizado de varias máquinas, p. ej. control numérico directo o distribuido (DNC), sistemas de fabricación flexibles (FMS), sistemas de fabricación integrados (IMS), fabricación integrada por computador (CIM))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > HERRAMIENTAS MANUALES; HERRAMIENTAS DE MOTOR PORTATILES;... > MANIPULADORES; RECINTOS CON DISPOSITIVOS DE MANIPULACION... > Manipuladores de control programado > B25J9/16 (Controles por programa (control total de una fábrica, es decir, control centralizado de varias máquinas, G05B 19/418))

PDF original: ES-2536248_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para control anticolisión y la gestión de dispositivos de recogida con áreas de trabajo compartidas en una línea de empaquetado Campo de aplicación La presente invención se refiere a máquinas de empaquetado. La invención se refiere a un sistema de control anticolisión para máquinas de empaquetado que comprende una pluralidad de manipuladores o robots con áreas de trabajo compartidas.

Técnica antecedente La técnica antecedente comprende líneas de empaquetado equipadas con dos o más dispositivos de recogida, también llamados recolectores. Dichos dispositivos o recolectores se pueden representar por ejemplo mediante robots con dos o más grados de libertad. Un robot adecuado para estas aplicaciones es por ejemplo el robot delta conocido por el documento US-A-4976582.

La tarea de dichos dispositivos de recogida es recoger artículos desde al menos un transportador de entrada y transferirlos a una localización predeterminada sobre al menos un segundo transportador de salida. Normalmente, los productos en bruto son transportados por el transportador de entrada con una disposición bien ordenada o una aleatoria, dependiendo del ciclo de producción; el transportador de salida transporta una serie de contenedores o cajas adaptados para recibir uno o más artículos cada uno.

Los dispositivos de recogida se sitúan frecuentemente por encima de los transportadores, lo que se denomina comúnmente como disposición de carga superior.

Las operaciones llevadas a cabo por un dispositivo de recogida se denominan misiones. Por consiguiente, se definen las misiones de recogida y las misiones de entrega. Una misión de recogida comprende la recogida de un artículo, o de muchos artículos según sea el caso, desde una localización o varias localizaciones del primer transportador de entrada. Una misión de entrega, comprende la entrega de un artículo o artículos (recogidos en una misión previa) en una localización deseada del segundo transportador de salida, por ejemplo al interior de un contenedor.

En la siguiente descripción, el término "robot" se usará por concisión para indicar los dispositivos de recogida. El término robot se pretende que signifique un dispositivo adecuado para la recogida y entrega de artículos.

Las misiones se controlan mediante un sistema de control. En términos básicos, el sistema de control tiene en cualquier momento un cierto número de localizaciones de recogida y un cierto número de localizaciones de entrega. Dichas localizaciones de recogida y de entrega se predeterminan o se detectan dinámicamente por ejemplo con un sistema de visión. El sistema de control recibe continuamente "solicitudes" desde los robots: por ejemplo un robot libre envía la solicitud de una misión de recogida, mientas que un robot que está sujetando un artículo, justamente tras la ejecución de una misión de recogida, envía una solicitud de entrega.

El sistema de control es sustancialmente un gestor de dichas solicitudes, y asigna las localizaciones de recogida, o localizaciones de entrega respectivas, a los robots. Los criterios para la asignación pueden incluir: recogida de todos los artículos entrantes; llenado de todas las localizaciones del segundo transportador, de acuerdo con el formato requerido, evitando huecos en la salida; reducción del tiempo de espera de los robots. Las localizaciones de recogida corresponden a las localizaciones (coordenadas) de los artículos; las localizaciones de entrega corresponden por ejemplo a espacios libres dentro de contenedores.

Cada uno de los robots funcionan en el interior de su propia área de trabajo, que corresponde a una zona del primer y segundo transportador, respectivamente, que el robot es físicamente capaz de alcanzar con su elemento de sujeción.

En la técnica anterior, los robots están separados de modo que las áreas de trabajo respectivas no tienen puntos en común. La ausencia de áreas de trabajo compartidas simplifica el control pero da como resultado algunos inconvenientes incluyendo una línea de empaquetado más larga y/o más ancha. Más aún, las áreas de trabajo normalmente son aproximadamente circulares; en otras palabras las áreas se definen por círculos con puntos en común o al menos tangentes. Dicha configuración genera áreas "oscuras" relativamente grandes alrededor de los puntos de tangencia, que no pueden ser alcanzados por ninguno de los robots.

Grandes áreas oscuras tienen un efecto negativo sobre la tasa de ocupación de los robots, debido a que un artículo libre o una localización de entrega libre, mientras pasa a través de un área oscura, no puede ser asignada a ningún robot. Cuando cada robot funciona exclusivamente en su propia área de trabajo, dicha disposición es también menos adaptativa a fluctuaciones del suministro, es decir a fluctuaciones en el número de artículos entrantes por

minuto. En dichas condiciones algunos robots de la línea están completamente ocupados o incluso sobrecargados, mientas que otros robots están infrautilizados. Este problema se sufre también durante un transitorio, por ejemplo el arranque de la línea o parada/detención de una máquina que entrega los artículos aguas arriba.

Para superar estas limitaciones, existe la necesidad de llevar a los robots a estar más próximos entre sí, llevando así a las áreas de trabajo respectivas a solaparse parcialmente entre sí y a la creación de una o más áreas de trabajo compartidas. Las áreas de trabajo compartidas se definen como zonas del primer transportador y/o del segundo transportador en donde pueden funcionar al menos dos robots diferentes. Esta realización, sin embargo, necesita un control anticolisión.

Los sistemas de control anticolisión conocidos en el campo de la robótica se han desarrollado sustancialmente con finalidades de seguridad, para evitar daños a los robots o para evitar interferencia de un robot con estructuras fijas o seres humanos en la proximidad. Básicamente, dichos sistemas anticolisión intervienen cuando una parte móvil del robot entra en un área prohibida. Dichos sistemas sin embargo no son satisfactorios para su aplicación a líneas de empaquetado, dado que no permiten la optimización del rendimiento y, particularmente, no resuelven el problema de cómo asignar las misiones de recogida o entrega. Los requisitos anteriormente mencionados, incluyendo la recogida de todos los artículos entrantes, el completado de los paquetes salientes, y el equilibrio de la carga entre los robots, requieren fijar criterios adecuados para la gestión de varios dispositivos de recogida (robots) con áreas compartidas. Esta necesidad se convierte en crecientemente exigente según el mercado requiere máquinas de empaquetado con capacidad para elevados caudales [número de artículos/minuto] y adaptables al cambio de formato.

El documento US2007/0108109 describe un método de control para líneas de producción, incluyendo un sistema, que comprende dos cintas transportadoras para líneas de entrada/salida y una pluralidad de dispositivos de recogida, en el que cada uno tiene respectivamente un área de trabajo.

La técnica anterior no proporciona una solución satisfactoria. Se prefiere aún configurar los robots con áreas de trabajo separadas o al menos áreas de trabajo tangentes. Esta es una solución simple dado que es suficiente configurar cada robot con un conjunto de coordenadas que definen su área de trabajo, sustancialmente de modo independiente de las áreas de trabajo de los otros robots. Sin embargo, padece de los inconvenientes anteriormente mencionados.

Sumario de la invención El problema subyacente a la invención es proporcionar un algoritmo que sea utilizable para controlar dispositivos de recogida en una máquina de empaquetado del tipo considerado en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para el control anticolisión y la asignación de misiones a dispositivos de recogida de una línea de empaquetado, comprendiendo dicha línea:

- al menos un primer transportador lineal (1) para la entrada de artículos, -al menos un segundo transportador lineal (2) para la salida de artículos, -una pluralidad de dispositivos de recogida (31-33) , estando adaptado cada uno de dichos dispositivos para realizar misiones para la recogida de artículos (10) desde dicho primer transportador y misiones para la entrega de artículos en localizaciones predeterminadas sobre dicho segundo transportador o dentro de contenedores (11) transportados por dicho segundo transportador, -teniendo cada uno de los dispositivos de recogida un área de trabajo (51-53) respectiva que comprende una zona del primer transportador y una zona del segundo transportador accesibles al dispositivo de recogida respectivo, -estando dispuestos los dispositivos de recogida para operar con áreas de trabajo compartidas (54, 55) , de modo que hay al menos una zona del primer y/o segundo transportador que pertenecen a las áreas de trabajo de al menos dos dispositivos de recogida, y también:

- teniendo dicho transportador (1) de entrada y dicho transportador (2) de salida una extensión sustancialmente lineal a lo largo de una dirección respectiva, y teniendo una orientación definida por una dirección de transporte (A) , definiendo de ese modo una dirección orientada aguas arriba -aguas abajo; -siendo identificables los dispositivos de recogida y las localizaciones de agarre o recogida respectivas sobre dichos transportadores por el sistema de control tal como se organiza de acuerdo con dicha dirección orientada, estando el método caracterizado por que comprende un algoritmo para la asignación de una localización de recogida o una localización de entrega a un primer dispositivo de recogida genérico (32) , comprendiendo dicho algoritmo al menos las siguientes etapas:

a) verificación de la existencia de una localización de recogida o de entrega ya asignada a un segundo dispositivo de recogida (31, 33) genérico y comprendida en un área de trabajo compartida entre dicho segundo dispositivo de recogida y dicho primer dispositivo de recogida, y en caso afirmativo redefinición dinámicamente del área de trabajo de dicho primer dispositivo (32) obteniendo una nueva área de trabajo (52*) accesible a dicho primer dispositivo, de modo que dicha localización asignada a dicho segundo dispositivo esté fuera de dicha nueva y redefinida área de trabajo (52*) , b) repetición de dicha verificación para cada dispositivo de recogida (31, 33) que comparte un área de trabajo con dicho primer dispositivo (32) , obteniendo un área de trabajo accesible, dinámicamente redefinida para dicho primer dispositivo, c) asignación a dicho primer dispositivo (32) de una localización de recogida o entrega respectiva que pertenece a dicha área de trabajo accesible, si hay al menos una localización de recogida o localización de entrega en dicha área que pueda asignarse a dicho primer dispositivo (32) .

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho algoritmo también comprende las etapas de:

-identificación de una localización preferida (P1) de recogida o entrega, en el interior del área de trabajo de dicho primer dispositivo de recogida (32) genérico, -redefinición dinámicamente del área de trabajo de dicho primer dispositivo de acuerdo con al menos dichas etapas a) y b) obteniendo un área de trabajo accesible (52*) , y a continuación:

- asignación de dicha localización preferida (P1) de recogida o entrega a dicho primer dispositivo, si dicha localización está incluida en dicha área de trabajo accesible, 55 o -búsqueda de una nueva localización disponible (P3) de recogida o entrega en el interior de dicha área de trabajo accesible, y asignación de dicha nueva localización, si existe, a dicho primer dispositivo de recogida.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el algoritmo busca una nueva localización de recogida o localización de entrega asignando a dicho primer dispositivo de recogida la localización más alejada aguas abajo entre aquellas disponibles en dicha área accesible.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el algoritmo busca una nueva localización de recogida o localización de entrega comenzando desde dicha localización preferida y barriendo otras localizaciones disponibles 5

mediante el avance en la dirección aguas arriba tal como se define por el transportador respectivo (1 o 2) .

5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones previas, caracterizado por que también comprende un algoritmo (300-305) para dar prioridad a la asignación de localizaciones de recogida o entrega a los dispositivos de recogida aguas abajo, operando dicho algoritmo de modo que una localización de recogida o entrega, en un área compartida genérica, se asigna con prioridad al dispositivo de recogida que este más lejos aguas abajo entre los dispositivos que tengan acceso a dicha área compartida.

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, comprendiendo dicho algoritmo para la prioridad de asignación las etapas de:

- identificación (300) de una localización de recogida o de entrega preferida para un primer dispositivo de recogida (32) genérico; -verificación de la existencia (301) y del estado de ocupación (302, 303) de al menos un segundo dispositivo de recogida (31) que se sitúa aguas abajo de dicho primer dispositivo (32) y que comparte un área de trabajo (54) con dicho primer dispositivo; -asignación (305) de dicha localización preferida a dicho segundo dispositivo, si es compatible con el estado de ocupación del mismo verificado anteriormente, y a continuación redefinición dinámicamente del área de trabajo accesible para el primer dispositivo (32) aguas arriba.

7. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones previas, que comprende también un algoritmo de control de posición (100-104) que genera una alarma de colisión si la distancia entre uno cualquiera de los dispositivos de recogida y los otros dispositivos de recogida, u otros componentes de la línea de empaquetado, cae por debajo de un valor de umbral predeterminado.

8. Una línea de empaquetado, que comprende

- al menos un primer transportador lineal (1) para la entrada de artículos, -al menos un segundo transportador lineal (2) para la salida de artículos, -una pluralidad de dispositivos de recogida (31-33) , estando adaptado cada uno de dichos dispositivos para llevar a cabo misiones para la recogida de artículos (10) desde dicho primer transportador y misiones de entrega para la entrega de artículos en localizaciones predeterminadas sobre dicho segundo transportador o dentro de contenedores (11) transportados por dicho segundo transportador, -un sistema para el control anticolisión y para la asignación de misiones a dichos dispositivos de recogida, -teniendo cada uno de los dispositivos de recogida un área de trabajo (51-53) respectiva que comprende una zona del primer transportador y una zona del segundo transportador accesibles al dispositivo de recogida respectivo, -estando dispuestos los dispositivos de recogida para operar con áreas de trabajo compartidas (54, 55) , y en la que:

- dicho transportador de entrada y dicho transportador de salida tienen una extensión sustancialmente lineal a lo largo de una dirección respectiva, y teniendo una orientación definida por la dirección de transporte, que define una dirección orientada aguas arriba-aguas abajo; -siendo identificados los dispositivos de recogida y las localizaciones de agarre y recogida respectivas sobre dichos transportadores por el sistema de control tal como se dispone de acuerdo con dicha dirección orientada, configurado para estar caracterizado por que dicho sistema de control incluye un algoritmo de asignación de una localización de recogida o una localización de entrega a un primer dispositivo de recogida genérico (32) , a través de al menos las siguientes etapas:

a) verificación de la existencia de una localización de recogida o de agarre ya asignada a un segundo dispositivo de recogida (31, 33) genérico y comprendida en un área de trabajo compartida entre dicho segundo dispositivo de recogida y dicho primer dispositivo de recogida, y en caso afirmativo redefinición dinámicamente del área de trabajo de dicho primer dispositivo (32) obteniendo una nueva área de trabajo (52*) accesible a dicho primer dispositivo, de modo que dicha localización de agarre o recogida asignada a dicho segundo dispositivo esté fuera de dicha nueva área de trabajo redefinida, b) repetición de dicha verificación para cada dispositivo de recogida (31, 33) que tiene un área de trabajo compartida con dicho primer dispositivo (32) , obteniendo un área de trabajo accesible, a dicho primer dispositivo dinámicamente redefinida, c) asignación de una localización de recogida o entrega respectiva que pertenece a dicha área de trabajo accesible para dicho primer dispositivo (32) , si hay al menos una localización de recogida o localización de entrega en dicha área que pueda asignarse a dicho primer dispositivo.

9. Una línea de empaquetado de acuerdo con la reivindicación 8, en la que dicho transportador de entrada y dicho transportador de salida son sustancialmente paralelos, con la misma dirección de transporte en concurrencia, o con 11

una dirección de transporte opuesta en contracorriente.

10. Una línea de empaquetado de acuerdo con la reivindicación 8, en la que dicho transportador de entrada y dicho transportador de salida tienen una dirección sustancialmente perpendicular, con una dirección de transporte en flujo cruzado.

11. Una línea de empaquetado de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, siendo dichos dispositivos de recogida robots con al menos dos grados de libertad, y preferiblemente robots delta.